CN110982602A - 一种生物稳定型低含油量微乳液及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物稳定型微乳液及其制备方法和用途。本发明的微乳液具有优异的生物稳定性。由于没有添加对水基加工液生物稳定性有负面影响的阴离子表面活性剂、长链脂肪酸，同时在最适宜的低含油量微乳液体系中搭建生物稳定型配方，并添加了对生物稳定性有益的含硼类物质，因此，本发明的微乳液在使用过程中不易产生腐败，具有超长的使用寿命。

Description

一种生物稳定型低含油量微乳液及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种微乳液，特别涉及一种生物稳定型微乳液及其制备方法和用途。

背景技术

目前，水基切削液中由于含有矿物油、脂肪酸皂、磺酸盐和水等成分，因此，容易遭受微生物的侵袭，导致腐败变质。而腐败的切削液会产生以下问题：(1)工作液气味和颜色变化；(2)pH值降低，防锈性能下降；(3)使用液切削性能(加工质量，刀具寿命)下降；(4)生成渣滓或油泥状粘稠物，影响机床运动，导致供液管道、供液泵和过滤器堵塞；(5)产生腐败臭气，使工作环境恶化，影响操作工人健康。上述问题不仅增加了更换切削液的工时及生产成本，又污染了工作环境。目前，报道切削液的相关专利文献极少，专利文献EP2083064A1中公开了一种能够应用于水基金属加工液体系的添加剂N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺及其衍生物，其作用是能够抑制微生物对水基金属加工液产品的降解，但该类型添加剂属于剧毒物质，虽然能够起到杀死微生物，延长水基加工液使用寿命的作用，但可能导致接触到含该类型添加剂水基加工液产品的操作人员产生过敏反应，危害人类健康。此外，该类型添加剂不常见、且未见市售工业化产品，存在实际应用和采购困难等问题。因此，市场迫切需要开发一种能够具有良好生物稳定性，原材料来源广泛、对人体没有健康危害，同时兼顾润滑和防锈等功能的微乳型切削液。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供一种生物稳定型微乳液，其具有良好的生物稳定性，在使用过程中不易发生腐败发臭现象，从而保证较长的使用寿命。

本发明通过如下技术方案实现：

一种生物稳定型低含油量微乳液，其由如下重量百分比的物质组成：基础油5％-20％、表面活性剂5.1％-16％、助剂13％-42％和水25％-45％，各组分总重量为100％。

根据本发明的实施方案，所述表面活性剂包括非离子表面活性剂和抗切屑杂油沉降剂。

根据本发明的实施方案，以所述微乳液的总重量计，所述非离子表面活性剂的重量百分比为5％-15％，所述抗切屑杂油沉降剂的重量百分比为0.1％-1％。

根据本发明的实施方案，所述助剂包括极压剂、硼酸、有机醇胺、铜防锈剂、杀菌剂、及消泡剂。

根据本发明的实施方案，以所述微乳液的总重量计，所述助剂由如下重量百分比的物质组成：

根据本发明的实施方案，所述的基础油为石蜡基和/或环烷基矿物油，所述基础油选自基础油75SN、基础油HVI150，基础油HVI300、10号白油、15号白油、22号白油、或32号白油中的至少一种；

在一个实施方案中，所述基础油的重量百分比为6％-19％，又或者12％-14％、10％-19％。

根据本发明的实施方案，所述基础油在40℃下的运动粘度为10-35mm²/s。

根据本发明的实施方案，所述的非离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯酯(例如LAE-4、LAE-9等)、脂肪醇聚氧乙烯醚(例如AEO-5、AEO-7、AEO-9等)、聚异丁烯丁二酸酰胺(例如宏泽化工公司EM202、意特麦琪公司PA750等)中两种以上的混合物；在一个实施方案中，所述非离子表面活性剂的重量百分比为8％-12％，又或者为10％-12％。

根据本发明的实施方案，所述的极压剂为水溶性聚醚酯，例如选自水性聚醚酯LYCO-S264、LYCO-S364、英添洛LEB719中的至少一种。

根据本发明的实施方案，所述的有机醇胺为单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺中的至少一种。

根据本发明的实施方案，所述的铜防锈剂为苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑中的一种。

根据本发明的实施方案，所述的杀菌剂为吗啉和苯并异噻唑啉酮的组合。

根据本发明的实施方案，所述吗啉和苯并异噻唑啉酮的质量比为(2-4):(0.2-1)。

根据本发明的实施方案，所述的抗切屑杂油沉降剂为季铵盐表面活性剂，例如巴克曼Busan77、宏泽化工MF403等中的至少一种。

根据本发明的实施方案，所述的消泡剂是油剂硅氧烷，例如思敏化工的MS575、HP710、HP720、HV810、HV820中的至少一种。

根据本发明的实施方案，所述水为蒸馏水。

本发明还提供如上所述微乳液的制备方法，包括如下步骤：将基础油5％-20％、表面活性剂5.1％-16％、助剂13％-42％和水25％-45％混合后进行搅拌得到均一体系。

根据本发明的实施方案，所述搅拌在0～30℃下进行。

作为示例性技术方案，可采用如下方法制备所述微乳液：按照如下的重量备份配比，在室温下首先将水、有机醇胺、硼酸加入到反应釜中，持续搅拌5～30min，直到体系均一透亮，接着加入基础油、非离子表面活性剂、极压剂、铜防锈剂、杀菌剂、抗切屑杂油沉降剂，继续搅拌5～30min，最后加入消泡剂，继续搅拌至均一透明，

本发明还提供如上所述微乳液作为切削液的用途，例如在金属切削加工中的用途。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明的微乳液具有优异的生物稳定性，不添加对水基加工液生物稳定性有负面影响的阴离子表面活性剂和长链脂肪酸(由于阴离子表活耐硬水性能较差，例如阴离子表面活性剂中阴离子磺酸钠含硫，与微生物作用后，释放硫化氢，导致切削液发臭，缩短使用寿命。而对于不含硫的阴离子表面活性剂，如酰胺、脂肪酸皂则存在比较严重的泡沫大的问题，从而也会缩短切削液的使用寿命)，同时在最适宜的低含油量微乳液体系中搭建生物稳定型配方，并添加了对生物稳定性有益的含硼类物质，因此，本发明的切削液在使用过程中不易产生腐败，具有超长的使用寿命。

(2)由于本发明的微乳液组分简单，通过各组分共同作用，使得该微乳液能够作为切削液用于各类金属工件的加工，具有优异的切屑杂油沉降性能和生物稳定性。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

如下实施例1-5中的生物稳定型微乳液采用如下方法制备：

按照各实施例中的重量备份配比，在室温下首先将水、有机醇胺、硼酸加入到反应釜中，持续搅拌30min，直到体系均一透亮，接着加入基础油、非离子表面活性剂、极压剂、铜防锈剂、杀菌剂、抗切屑杂油沉降剂，继续搅拌30min，最后加入消泡剂，继续搅拌至均一透明。

实施例1

一种生物稳定型微乳切削液，各组分和重量百分比为：

其中，基础油为22号白油，非离子表面活性剂为重量百分比为6％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、重量百分比为9％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7，极压剂为诺泰化学水溶性聚醚酯LYCO-S264，有机醇胺为单乙醇胺，铜防锈剂为苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为2.5％的吗啉和重量百分比为0.5％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为巴克曼季铵盐阳离子表面活性剂Busan77，消泡剂是思敏化工油剂硅氧烷MS575。

实施例2

一种生物稳定型微乳切削液，各组分和重量百分比为：

其中，基础油为HVI150，非离子表面活性剂为重量百分比为5％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、重量百分比为7％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7，极压剂为诺泰化学水溶性聚醚酯LYCO-S364，有机醇胺为单异丙醇胺，铜防锈剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为2％的吗啉和重量百分比为1％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为宏泽化工季铵盐表面活性剂MF403，消泡剂是思敏化工改性有机硅氧烷HV820。

实施例3

一种生物稳定型微乳切削液，各组分和重量百分比为：

其中，基础油为32号白油，非离子表面活性剂为重量百分比为6％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-4、重量百分比为4％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，极压剂为英添洛水溶性聚醚酯LB719，有机醇胺为单乙醇胺，铜防锈剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为4％的吗啉和重量百分比为1％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为季铵盐表面活性剂，消泡剂是思敏化工油剂硅氧烷HV820。

实施例4

一种生物稳定型微乳切削液，各组分和重量百分比为：

其中，基础油为10号白油，非离子表面活性剂为重量百分比为10％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、重量百分比为5％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5，极压剂为诺泰化学水溶性聚醚酯LYCO-S264，有机醇胺为单异丙醇胺，铜防锈剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为4％的吗啉和重量百分比为1％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为巴克曼季铵盐表面活性剂Busan77，消泡剂是思敏化工油剂硅氧烷HP720。

实施例5

一种生物稳定型微乳切削液，各组分和重量百分比为：

其中，基础油为32号白油，非离子表面活性剂为重量百分比为5％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、重量百分比为6％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5，极压剂为诺泰化学水溶性聚醚酯LYCO-S364，有机醇胺为单异丙醇胺，铜防锈剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为4％的吗啉和重量百分比为1％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为巴克曼季铵盐表面活性剂Busan77，消泡剂是思敏化工油剂硅氧烷HP710。

对比例1

其中，基础油为HVI150，非离子表面活性剂为重量百分比为5％的脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、重量百分比为7％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7，阴离子表面活性剂为重量百分比为10％的合成磺酸钠，极压剂为诺泰化学水溶性聚醚酯LYCO-S364，有机醇胺为单异丙醇胺，铜防锈剂为甲基苯并三氮唑，杀菌剂为重量百分比为2％的吗啉和重量百分比为1％的苯并异噻唑啉酮，抗切屑杂油沉降剂为宏泽化工季铵盐表面活性剂MF403，抗硬水剂为宏泽化工的EM205，消泡剂是思敏化工改性有机硅氧烷HV820。

将上述实施例1-5和对比例1制备的切削液进行性能测试，结果如下表1所示。

表1本发明生物稳定型微乳切削液的性能测试数据

表1中“-”是指对比例1的微乳切削液进行生物稳定性试验时，由于45天的微生物总数已达到10⁶个/ml，说明其生物稳定性试验已失败，无需再继续进行60天试验，即未进行相关测试。

表1中浓缩液是指上述实施例1-5制备获得的微乳液。

表1中5％稀释液是指将上述实施例1-5制备获得的微乳型切削液加蒸馏水稀释到切削液的重量分数为5％的溶液。

从表1给出的性能数据可以看出，本发明的微乳型切削液具有良好的防腐、防锈、润滑和储存安定性能。通过生物稳定性测试的结果可以看出，添加了阴离子表面活性剂和抗硬水剂的对比例1在经过30天测试时，其微生物总数就已大于10⁵个/ml(微生物实验的失效值为大于10⁶个/ml)，而本发明中实施例1-5制备的切削液的微生物总数，在第30天测试时，均小于10⁴个/ml，45天测试时，微生物总数均未超过10⁶个/ml，而当延长测试时间至60天时，微生物总数不超过10⁶个/ml，从而说明本发明的切削液组分简单，但具有更好的生物稳定性，可以有效延长切削液的使用寿命。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微乳液，其特征在于，其由如下重量百分比的物质组成：基础油5％-20％、表面活性剂5.1％-16％、助剂13％～42％和水25％-45％，各组分总重量为100％。

2.根据权利要求1所述的微乳液，其特征在于，所述的基础油为石蜡基和/或环烷基矿物油；

优选地，所述基础油选自基础油75SN、基础油HVI150，基础油HVI300、10号白油、15号白油、22号白油、或32号白油中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的微乳液，其特征在于，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂和抗切屑杂油沉降剂；

优选地，以所述微乳液的总重量计，非离子表面活性剂的重量百分比为5％-15％，抗切屑杂油沉降剂的重量百分比为0.1％-1％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的微乳液，其特征在于，所述助剂选自极压剂、硼酸、有机醇胺、铜防锈剂、杀菌剂、及消泡剂；

优选地，以所述微乳液的总重量计，所述助剂由如下重量百分比的物质组成：

5.根据权利要求1-4任一项所述的微乳液，其特征在于，

所述的非离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚异丁烯丁二酸酰胺中两种以上的混合物；

优选地，所述的有机醇胺为单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺中的至少一种；

优选地，所述的极压剂为水溶性聚醚酯；

优选地，所述极压剂选自水性聚醚酯LYCO-S264、LYCO-S364、英添洛LB719中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的微乳液，其特征在于，所述的铜防锈剂为苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑中的一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的微乳液，其特征在于，所述的杀菌剂为吗啉和苯并异噻唑啉酮。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微乳液，其特征在于，所述的抗切屑杂油沉降剂为季铵盐表面活性剂；

优选地，所述的消泡剂是油剂硅氧烷。

9.权利要求1-8任一项所述微乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将基础油5％-20％、表面活性剂5.1％-16％、助剂14％～42％和水25％-45％混合进行搅拌得到均一体系。

10.权利要求1-8任一项所述微乳液作为切削液的用途，例如在金属切削加工中的用途。